¿Es posible una máscara de gas como traje espacial?

Primero: ¿qué tan poca presión puede soportar un humano? El límite de Armstrong es 0,0618 atmósferas o 60.000 pies de altitud. El agua hierve y no podemos tener eso en nuestros pulmones.

A presiones más bajas, la cantidad de oxígeno, incluso el oxígeno puro, no es suficiente. Del artículo vinculado anterior.

A 11 900 m (39 000 pies), respirando oxígeno puro a través de una máscara facial sin sellar, se está respirando la misma presión parcial de oxígeno que se experimentaría con aire normal a unos 3600 m (11 800 pies) sobre el nivel del mar. En altitudes más altas, el oxígeno debe administrarse a través de una máscara sellada con mayor presión, para mantener una presión parcial de oxígeno fisiológicamente adecuada. Si el usuario no usa un traje de presión o una prenda de contrapresión que restrinja el movimiento de su pecho, el aire a alta presión puede dañar los pulmones.

Así que necesitamos oxígeno bajo presión. Eso es lo que ofrecería su mascarilla espacial. ¿Realizable?

La presión en los pulmones requiere una presión atmosférica de equilibrio proporcionada por un traje presurizado o por la columna de aire que se eleva sobre mi casa. Si solo bombea aire presurizado a los pulmones, el diferencial de presión causa barotrauma. El barotrauma les sucede a las personas que usan ventiladores cuando se usa aire a demasiada presión (en un esfuerzo por superar la rigidez de los pulmones enfermos y obtener el O2). El barotrauma puede ocurrir cuando un buzo respira aire presurizado en profundidad y luego asciende conteniendo la respiración. El aire presurizado en los pulmones, que ya no está equilibrado por una presión externa igual del agua exterior, se expande en los pulmones. Su pecho se hincha a medida que sus pulmones aumentan de tamaño. ¡Ojalá exhales y lo dejes salir! Demasiado y el aire sale disparado, ya sea hacia los espacios del tejido corporal fuera de los pulmones o hacia el torrente sanguíneo. Este último es una embolia de aire que puede causar la muerte o un derrame cerebral.
https://www.bookyourdive.com/blog/2012/6/28/never-hold-your-breath

Pero definitivamente se usa ventilación con presión positiva, todo el tiempo. Las personas que usan ventiladores a menudo son ventiladas con aire ligeramente por encima de la presión atmosférica: esta es la presión espiratoria final positiva, o PEEP . Está relacionado con la presión positiva continua en las vías respiratorias o CPAP que las personas usan en casa para prevenir la apnea del sueño.

Para que podamos respirar aire a presión. El barotrauma se produce cuando la presión es demasiado superior a la ambiental. En un ventilador, una PEEP de 20 mm Hg (20 mm Hg por encima de la presión ambiental) es cuando realmente empieza a ser demasiado. ¿Podría una presión de 20 mm Hg en la máscara espacial suministrar suficiente oxígeno? De lo anterior, 39000 pies es una presión de 0,19 atmósferas, que es 144 mm Hg. Respirando tanta presión sin oposición, explotarías.

Si tan solo hubiera alguna forma de hacer que la concentración efectiva de oxígeno sea mayor que el gas de oxígeno simple, que debe tener bajo presión para obtener suficiente allí. El gas es tan gaseoso. ¿Se podría lograr una concentración adecuada de O2 a una presión muy baja con algún líquido que transporte oxígeno como el perfluorocarbono? La respiración de líquidos oxigenados se denomina ventilación líquida . Tal vez el sistema inundaría los pulmones y la máscara facial con un líquido que transporta oxígeno, y al recuperarlo en el depósito con exhalación, lo oxigenaría mucho bajo presión / eliminaría CO2, luego permitiría que el usuario inhale el líquido nuevamente.

El límite de Armstrong anterior es de 46 mm Hg, por lo que incluso con la ventilación líquida, los fluidos corporales aún estarían hirviendo y eso tiene que ser malo.

Me gustaría tener este trabajo de alguna manera, pero creo que su gente va a necesitar trajes presurizados. Pueden ser trajes muy elegantes y ajustados como los que usan los patinadores de velocidad. Puedes poner algunas personas usándolos en el frente de tu libro de bolsillo.

No, una mascarilla no es suficiente para proteger a un ser humano del vacío del espacio.

En primer lugar, un artilugio de este tipo solo proporcionaría gas respirable. Esa es solo una de las funciones de un traje espacial.

Tal traje no brindaría protección contra el vacío del espacio o los diferenciales de temperatura extremos experimentados durante una caminata espacial.

Dado que están expuestos a un gas respirable, habrá una presión positiva en sus pulmones. Para contener esta presión positiva se requiere un traje espacial completo. Cuando el guante de Joseph Kittinger no se presurizó durante su salto en globo, se hinchó hasta el doble de su tamaño normal y le causó un dolor debilitante, que tardó 3 horas en volver a su tamaño normal.

Como se ha señalado, necesita más que una máscara porque también necesita contener la presión. Sin embargo, puede hacerlo con mucho menos dinero que el de la NASA si se encuentra en un entorno razonablemente hospitalario.

El caso es que las extremidades no necesitan aire, solo presión. Una prenda de compresión cuidadosamente ajustada protegerá los brazos y las piernas del vacío, solo necesita un recipiente de presión alrededor de la cabeza y el torso. No solo no es necesario que los brazos y las piernas sean completamente herméticos, sino que hay una ventaja real al hacerlos no perfectos: nuestro sistema de enfriamiento normal es por transpiración. Si las extremidades son un poco porosas, el cuerpo puede enfriarse solo.

Un traje tan liviano no brinda protección contra el frío o el calor extremo, es aceptable en ambientes algo controlados (digamos, dentro de una estructura que no tiene aire) pero no es bueno si las temperaturas extremas son demasiado duras. También proporciona muy poca protección contra los micrometeoritos.

En el interior, sin embargo, sería mucho más preferido por los trabajadores, ya que no es tan agotador de usar como un traje espacial normal.

Los humanos vivos han estado expuestos al vacío del espacio antes, en un accidente muy desafortunado .

encontraron a los tres hombres en sus sofás, inmóviles, con manchas azul oscuro en la cara y rastros de sangre en la nariz y las orejas [...]

[...] Los datos del registrador de vuelo del único cosmonauta equipado con sensores biomédicos mostraron que se produjo un paro cardíaco dentro de los 40 segundos posteriores a la pérdida de presión. [...]

Las autopsias se llevaron a cabo en el Hospital Militar de Burdenko y determinaron que la causa propia de la muerte de los cosmonautas fue una hemorragia de los vasos sanguíneos del cerebro , con menor cantidad de sangrado debajo de la piel, en el oído interno y en la cavidad nasal, todos de los cuales ocurrieron cuando la exposición a un ambiente de vacío provocó que el oxígeno y el nitrógeno en sus torrentes sanguíneos burbujearan y rompieran los vasos . También se encontró que su sangre contenía altas concentraciones de ácido láctico, un signo de estrés fisiológico extremo. Aunque podrían haber permanecido conscientes durante casi un minuto después de que comenzara la descompresión, habrían pasado menos de 20 segundos antes de que los efectos de la falta de oxígeno les impidieran funcionar.

No soy médico, pero supondría que todo lo anterior sucedería incluso si usaran una máscara antigás, excepto por la incapacidad de funcionar debido a la falta de oxígeno después de 20 segundos y la posterior pérdida del conocimiento.

Sin embargo, es prudente reconocer que varias fuentes afirman que la causa de la muerte es...

los cosmonautas habían muerto asfixiados

... que presumiblemente podría haber evitado una máscara de gas presurizado diseñada específicamente para funcionar en entornos de presión ultrabaja.

Estos no son humanos, sino una raza de tu invención. Así que hágalos más tolerantes a las condiciones de vacío. Como los seres humaniformes creados en Saturn's Children de Stross que no necesitan un traje para pasar la aspiradora brevemente, y solo necesitan abrigos cálidos en Marte.

Sí, funcionará.

En caso de que - Suponga también que su ropa future™ se encarga de sellar las cavidades restantes

En este caso, no necesita una máscara antigás, ya que será suficiente una bolsa de plástico resistente del mismo material que la ropa.

Pero básicamente, necesitas algún tipo de materia inteligente. Puede que no sea la sustancia gris como la materia inteligente, pero la fibra CNT como la materia inteligente será suficiente para la tarea.

Puede funcionar en cualquier principio de los enlaces de la respuesta que combina funciones de protección y amplificación muscular.
Puede ser transparente o aparecer como transparente para el usuario.

Puede funcionar como una capa delgada en la superficie de la piel del usuario, puede tener alguna construcción en los pulmones y las tripas del usuario, etc.
Existen numerosas formas de implementar la funcionalidad necesaria para usted.

Puede estar hecho de CNT o DNT (Diamond Nanothread).

Entonces sí, la causalidad del vacío es totalmente posible.

Como una forma de incorporar estructuras similares a las de una computadora en la construcción, puede consultar el Transistor de canal de vacío basado en nanoestructura que debería funcionar bien con ese tipo de materiales.

Puede hacer que las personas sean modificadas genéticamente para tener pulmones resistentes al vacío y tal vez un sistema cardiovascular, para que puedan usar una máscara facial y no sufrir una embolia.

Otra posibilidad son los glóbulos rojos artificiales de Kurzweil, que podrían mantenerlos oxigenados durante minutos u horas sin respirar.

Una 'máscara de gas' generalmente significa un respirador que consta de una máscara y filtros, a veces una máscara de exhalación para reducir el esfuerzo respiratorio. Según el tipo, los filtros pueden brindar protección contra partículas, aerosoles y algunos tipos de vapor (por lo general, solventes orgánicos con un peso molecular relativamente alto).

Lo que este tipo de máscara no hará es proporcionar ninguna protección contra la falta de oxígeno.

Dicho esto, algunos tipos de máscaras pueden reemplazar los filtros con un regulador conectado a un suministro de aire presurizado, los sistemas SCBA utilizados por los bomberos se basan en este principio.

También puede obtener sistemas de emergencia diseñados para fines de escape, por ejemplo, en espacios confinados, etc. Estos solo dan unos minutos o aire y no están necesariamente diseñados para funcionar en el vacío, pero probablemente serían mejores que nada y están diseñados para ser muy fáciles de usar en caso de emergencia. .

Otra analogía del mundo real son las máscaras de oxígeno de emergencia en los aviones de pasajeros que están diseñadas para mantener a los pasajeros con vida si la cabina está despresurizada.

Este tipo de sistemas estaría bien, por ejemplo, en el caso de una recámara del casco cuando solo necesita mantenerse con vida el tiempo suficiente para reparar la fuga o escapar a través de una escotilla a otro compartimento.

Si existe el riesgo de terminar en el espacio por accidente, digamos si hay una descompresión y no hay una ruta de escape inmediata, podría valer la pena tener un traje que se pueda inflar solo (un poco como un chaleco salvavidas autoinflable) junto con un máscara de respiración de emergencia. Esto proporcionaría protección adicional contra los efectos de la reducción de la presión sobre los tejidos a expensas de inmovilizarlo de manera efectiva, pero eso podría estar bien si solo necesita flotar durante media hora hasta que llegue un equipo de rescate con trajes espaciales adecuados. Siempre que el traje y la máscara estén separados, ni siquiera necesita que el gas de inflado sea aire.

También podría tener un traje que proporcione compresión mecánica en lugar de inflarse.

En una estación espacial o una nave espacial, podría tener tanto sentido tener máscaras de emergencia y módulos de refugio repartidos de la misma manera que los extintores de incendios en los edificios contemporáneos.